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服务器电源
 顾名思义,服务器电源就是指使用在服务器上的电源(POWER),它和PC(个人电脑)电源一样,都是一种开关电源。
    服务器电源按照标准可以分为ATX电源和SSI电源两种。ATX标准使用较为普遍,主要用于台式机、工作站和低端服务器;而SSI标准是随着服务器技术的发展而产生的,适用于各种档次的服务器。
    ATX标准 
    ATX标准是Intel在1997年推出的一个规范,输出功率一般在125瓦~350瓦之间。ATX电源通常采用20Pin(20针)的双排长方形插座给主板供电。随着Intel推出Pentium4处理器,电源规范也由ATX修改为ATX12V,和ATX电源相比,ATX12V电源主要增加了一个4Pin的12V电源输出端,以便更好地满足Pentium4的供电要求(2GHz主频的P4功耗达到52.4瓦)。 
    SSI标准 
    SSI(Server System Infrastructure)规范是Intel联合一些主要的IA架构服务器生产商推出的新型服务器电源规范,SSI规范的推出是为了规范服务器电源技术,降低开发成本,延长服务器的使用寿命而制定的,主要包括服务器电源规格、背板系统规格、服务器机箱系统规格和散热系统规格。
    根据使用的环境和规模的不同,SSI规范又可以分为TPS、EPS、MPS、DPS四种子规范。
    EPS规范(Entry Power Supply Specification):主要为单电源供电的中低端服务器设计,设计中秉承了ATX电源的基本规格,但在电性能指标上存在一些差异。它适用于额定功率在300瓦~400瓦的电源,独立使用,不用于冗余方式。后来该规范发展到EPS12V(Version2.0),适用的额定功率达到450瓦~650瓦,它和ATX12V电源最直观的区别在于提供了24Pin的主板电源接口和8Pin的CPU电源接口。联想万全2200C/2400C就采用了EPS标准的电源,输出功率为300W,该电源输入电压宽范围为90~264V,功率因数大于0.95,由于选用了高规格的元器件,它的平均无故障时间(MTBF)大于150000小时。
    TPS规范(Thin Power Supply Specification):适用于180瓦~275瓦的系统,具有PFC(功率因数校正)、自动负载电流分配功能。电源系统最多可以实现4组电源并联冗余工作,由系统提供风扇散热。TPS电源对热插拔和电流均衡分配要求较高,它可用于N+1冗余工作,有冗余保护功能。
    MPS规范(Midrange Power Supply Specification):这种电源被定义为针对4路以上CPU的高端服务器系统。MPS电源适用于额定功率在375瓦~450瓦的电源,可单独使用,也可冗余使用。它具有PFC、自动负载电流分配等功能。采用这种电源元件电压、电流规格设计和半导体、电容、电感等器件工作温度的设计裕量超过15%。在环境温度25度以上、最大负载、冗余工作方式下MTBF可到150000小时。
    DPS规范(Distributed Power Supply Specification):电源是单48V直流电压输出的供电系统,提供的最小功率为800瓦,输出为+48V和+12VSB。DPS电源采用二次供电方式,输入交流电经过AC-DC转换电路后输出48V直流电,48VDC再经过DC-DC转换电路输出负载需要的+5V、+12V、+3.3V直流电。制定这一规范主要是为简化电信用户的供电方式,便于机房供电,使IA服务器电源与电信所采用的电源系统接轨。 
    虽然目前服务器电源存在ATX和SSI两种标准,但是随着SSI标准的更加规范化,SSI规范更能适合服务器的发展,以后的服务器电源也必将采用SSI规范。SSI规范有利于推动IA服务器的发展,将来可支持的CPU主频会越来越高,功耗将越来越大,硬盘容量和转速等也越来越大,可外挂高速设备越来越多。为了减少发热和节能,未来SSI服务器电源将朝着低压化、大功率化、高密度、高效率、分布式化等方向发展。服务器采用的配件相当多,支持的CPU可以达到4路甚至更多,挂载的硬盘能够达到4~10块不等,内存容量也可以扩展到10GB之多,这些配件都是消耗能量的大户,比如中高端工业标准服务器采用的是Xeon(至强)处理器,其功耗已经达到80多瓦特(W),而每块SCSI硬盘消耗的功率也在10瓦特(W)以上,所以服务器系统所需要的功率远远高于PC,一般PC只要200瓦电源就足够了,而服务器则需要300瓦以上直至上千瓦的大功率电源。在实际选择中,不同的应用对服务器电源的要求不同,像电信、证券和金融这样的行业,强调数据的安全性和系统的稳定性,因而服务器电源要具有很高的可靠性。目前高端服务器多采用冗余电源技术,它具有均流、故障切换等功能,可以有效避免电源故障对系统的影响,实现24×7的不停顿运行。冗余电源较为常见的是N+1冗余,可以保证一个电源发生故障的情况下系统不会瘫痪(同时出现两个以上电源故障的概率非常小)。冗余电源通常和热插拔技术配合,即热插拔冗余电源,它可以在系统运行时拔下出现故障的电源并换上一个完好的电源,从而大大提高了服务器系统的稳定性和可靠性。
    在购买服务器时要注意一下本机电源,起码应该关注如下两点:
    1.电源的品质,包括输出功率、效率、纹波噪音、时序、保护电路等指标是否达标或者满足需要;
    2.注意电源生产厂家的信誉、规模和支持力度,信誉比较好、规模较大、支持及时的厂家,比如台达、全汉、新巨等等,一般质量较可靠,在性价比方面也会好很多。选购时具体可参考以下指标:
    功率的选择:市场上常见的是300W和400W两种,对于个人用户来说选用300W的已经够用,而对于服务器来说,因为要面临升级以及不断增加的磁盘阵列,就需要更大的功率支持它,为此使用400W电源应该是比较合适的。
    安规认证:只有严格地考虑到产品品质、消费者的安全、健康等因素,对产品按不同的标准进行严格的检测,才能通过国际合格认证,安规认证是我们选购电源的重要指标,这应该是我们选择电源时最重要的一点。因为它关系着我们的安全和健康。不好的电源噪声很大,对人的身体有影响。在这方面省下几百块钱是得不偿失的。现在的电源都要求通过3C认证。(3C认证是"中国国家强制性产品认证(China Compulsory Cerlification)"的简称。实际上是将CCEE(中国电子电工产品安全认证)、CCIB(中国进口电子产品安全认证)、EMC(电磁兼容性认证)三证合一,在2003年5月1日后强制执行3C认证。)
    电压保持时间:对于这个参数主要是考虑UPS的问题,一般的电源都能满足需要,但是如果UPS质量不可靠的话,最好选一个电压保持时间长的电源。
    冗余电源选择:这主要针对对系统稳定性要求比较高的服务器,冗余一般有二重冗余和三重冗余。
    对主板的支持:这个因素看起来不重要,在家用PC也很少见,但在服务器中却存在这种现象,因此在选购时也要注意。
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选择正确的DC/DC转换器拓扑
基于电子设备的处理器系统设计人员经常会在为他们的应用选择最佳电源架构时遇到困难。有时最佳的解决方案是插入式电源。而有时采用由分立的元件组成的电源才是最佳的解决方案。选择插入式电源解决方案相对来说比较直接,但对于缺乏电源设计经验的数字设计人员来说,设计一个分立电源解决方案可能会使他望而却步。大多 DC/DC 电源控制 IC 供应商均可提供详细的辅助材料来帮助电路设计。但是,在开始电源设计之前,设计人员必须选择正确的拓扑。本文将提供以下指导原则来帮助为某些用于微控制器、数字信号处理器(DSP)及基于 FPGA 的电子产品的最常用结构选择正确的电源拓扑。

线性调节器/控制器

线性调节器是最简单的转换器。线性调节器只是把高输入电压降低为低输出电压,其输入电流等于输出电流。线性调节器由误差放大器、参考电压及路径元件组成。它可以进行完全集成,也可以由控制 IC 与外部路径元件构成。路径元件可以是双极晶体管或 MOSFET。线性调节器的优点在于其简易性与相对无噪声/波纹的输出电压。线性调节器需要的唯一无源辅助元件是输入与输出电容器。其主要缺点是,对于输入/输出压差较大的应用来说,效率极低。功率是以散热的形式损耗的,因此,如果应用具有较大输出电流的话,调节器封装的功耗要求会很高。由于可以选择路径元件来提供更高的电流及适当的散热量,因此在高电流电平时,采用外部路径元件的线性调节器只有少许优势。

线性调节器的另一个限制是它要求具备最低输入-输出压差或压降,以便保持调节。即使在高电流电平时,许多采用内部路径元件的最新调节器仍然具有极低的压降,因此能够以极低的输入电压运行。例如,采用 1.5V 固定输出电压的德州仪器 (TI) TPS72515 就可在仅 1.8V 下以 750mA 输出电流运行,因此可达到83%的效率。

无感应器的 DC/DC 转换器

开关调节器在分立的包中把能量从输入移动到输出。感应器或电容器可作为能量存储单元将能量从电源电路的输入移动到输出。与只能降低电压的线性调节器不同,这些转换器可以升高、降低或转换输入电压。另外,能量存储单元可实现不相等的输入/输出电流。例如,开关调节器可将 5V 的低电流电源降低为 3.3V 的高电流电源,或者把 3.3V 的高电流电源升高为 5V 的低电流电源。因此,这些转换器可以达到比线性调节器高得多的效率。

最简单的开关调节器是"无感应器"开关 DC/DC 转换器,有时候又称为充电泵。充电泵采用多个开关及电容器把电荷通过一个或多个"飞速"电容器从输入电源移动到输出电容器。这种转换器的主要优点在于设计简单并具有高效性。图1显示了 TPS60130 300mA、无感应器开关电容器的效率曲线。 
 
图1:无感应器开关转换器效率曲线示例
为了在大输入-输出电压范围内实现更高的效率,转换器可以在乘法模式(如:1.5X、2X 等)之间切换。乘法模式的改变会造成图1效率曲线中步进的改变。如果没有反馈调节的话,这种转换器只能以成倍的输入电压提供输出电压。因此,存在不同的反馈调节方法来提供不同的输出电压。每种反馈方法都会不同地影响转换器的效率与波纹,因此应根据应用的需要进行选择。

基于感应器的 DC/DC 转换器

基于感应器的开关转换器 IC 包含控制电路与至少一个集成开关,而开关控制器 IC 只有控制电路且需要外部开关。带有外部开关且基于感应器的开关转换器与控制器的输出电流范围比无感应器的转换器更广泛。还存在几种其他配置,其中一些配置是上述基本降压、升压及反向转换器的简单组合,因此为特定应用提供了更多功能或更高的性能。所有这些开关转换器均至少将一个感应器用作储能单元与输出电容器。大负载范围的高效性是开关转换器与线性调节器及无感应器开关转换器相比的主要优势。图2说明了 TPS62200 降压转换器的效率曲线。 
 
开关转换器的主要缺点是成本(包含设计时间、元件数及板尺寸),以及输出噪声/波纹。设计时间包括检查各种配置、开关方式、操作模式以及反馈控制方案等,其中每种都会有较高的成本、效率及输出噪声影响。限制成本、最小化板面积及提供高效率与低波纹的关键还在于选择外部元件,包括感应器、输出电容器、以及可能用于外部开关的二极管或 FETS。所有这些设计选择都使开关转换器黯然失色,但是它能够提供高效率,某些情况下甚至高达95%以上,这就弥补了设计时间和元件成本的劣势。

针对应用而选择最佳的分立 DC/DC 转换器成为了成本、效率、以及输出噪声或波纹之间的一种权衡。表1根据4个因素对比了各种转换器:最高输出电流、效率、输出波纹/噪声及总成本。
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万用表的使用技巧

一、指针表和数字表的选用:

1、指针表读取精度较差,但指针摆动的过程比较直观,其摆动速度幅度有时也能比较客观地反映了被测量的大小(比如测电视机数据总线(SDL)在传送数据时的轻微抖动);数字表读数直观,但数字变化的过程看起来很杂乱,不太容易观看。

2、指针表内一般有两块电池,一块低电压的1.5V,一块是高电压的9V或15V,其黑表笔相对红表笔来说是正端。数字表则常用一块6V或9V的电池。在电阻档,指针表的表笔输出电流相对数字表来说要大很多,用R×1Ω档可以使扬声器发出响亮的“哒”声,用R×10kΩ档甚至可以点亮发光二极管(LED)。

3、在电压档,指针表内阻相对数字表来说比较小,测量精度相比较差。某些高电压微电流的场合甚至无法测准,因为其内阻会对被测电路造成影响(比如在测电视机显像管的加速级电压时测量值会比实际值低很多)。数字表电压档的内阻很大,至少在兆欧级,对被测电路影响很小。但极高的输出阻抗使其易受感应电压的影响,在一些电磁干扰比较强的场合测出的数据可能是虚的。

4、总之,在相对来说大电流高电压的模拟电路测量中适用指针表,比如电视机、音响功放。在低电压小电流的数字电路测量中适用数字表,比如BP机、手机等。不是绝对的,可根据情况选用指针表和数字表。

二、测量技巧(如不作说明,则指用的是指针表):

1、测喇叭、耳机、动圈式话筒:用R×1Ω档,任一表笔接一端,另一表笔点触另一端,正常时会发出清脆响量的“哒”声。如果不响,则是线圈断了,如果响声小而尖,则是有擦圈问题,也不能用。

2、测电容:用电阻档,根据电容容量选择适当的量程,并注意测量时对于电解电容黑表笔要接电容正极。①、估测微波法级电容容量的大小:可凭经验或参照相同容量的标准电容,根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即可,例如估测一个100μF/250V的电容可用一个100μF/25V的电容来参照,只要它们指针摆动最大幅度一样,即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小:要用R×10kΩ档,但只能测到1000pF以上的电容。对1000pF或稍大一点的电容,只要表针稍有摆动,即可认为容量够了。③、测电容是否漏电:对一千⒎ㄒ陨系牡缛荩上扔肦×10Ω档将其快速充电,并初步估测电容容量,然后改到R×1kΩ档继续测一会儿,这时指针不应回返,而应停在或十分接近∞处,否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如彩电开关电源的振荡电容),对其漏电特性要求非常高,只要稍有漏电就不能用,这时可在R×1kΩ档充完电后再改用R×10kΩ档继续测量,同样表针应停在∞处而不应回返。

3、在路测二极管、三极管、稳压管好坏:因为在实际电路中,三极管的偏置电阻或二极管、稳压管的周边电阻一般都比较大,大都在几百几千欧姆以上,这样,我们就可以用万用表的R×10Ω或R×1Ω档来在路测量PN结的好坏。在路测量时,用R×10Ω档测PN结应有较明显的正反向特性(如果正反向电阻相差不太明显,可改用R×1Ω档来测),一般正向电阻在R×10Ω档测时表针应指示在200Ω左右,在R×1Ω档测时表针应指示在30Ω左右(根据不同表型可能略有出入)。如果测量结果正向阻值太大或反向阻值太小,都说明这个PN结有问题,这个管子也就有问题了。这种方法对于维修时特别有效,可以非常快速地找出坏管,甚至可以测出尚未完全坏掉但特性变坏的管子。比如当你用小阻值档测量某个PN结正向电阻过大,如果你把它焊下来用常用的R×1kΩ档再测,可能还是正常的,其实这个管子的特性已经变坏了,不能正常工作或不稳定了。

4、测电阻:重要的是要选好量程,当指针指示于1/3~2/3满量程时测量精度最高,读数最准确。要注意的是,在用R×10k电阻档测兆欧级的大阻值电阻时,不可将手指捏在电阻两端,这样人体电阻会使测量结果偏小。

5 、测稳压二极管:我们通常所用到的稳压管的稳压值一般都大于1.5V,而指针表的R×1k以下的电阻档是用表内的1.5V电池供电的,这样,用R×1k以下的电阻档测量稳压管就如同测二极管一样,具有完全的单向导电性。但指针表的R×10k档是用9V或15V电池供电的,在用R×10k测稳压值小于9V或15V的稳压管时,反向阻值就不会是∞,而是有一定阻值,但这个阻值还是要大大高于稳压管的正向阻值的。如此,我们就可以初步估测出稳压管的好坏。但是,好的稳压管还要有个准确的稳压值,业余条件下怎么估测出这个稳压值呢?不难,再去找一块指针表来就可以了。方法是:先将一块表置于R×10k档,其黑、红表笔分别接在稳压管的阴极和阳极,这时就模拟出稳压管的实际工作状态,再取另一块表置于电压档V×10V或V×50V(根据稳压值)上,将红、黑表笔分别搭接到刚才那块表的的黑、红表笔上,这时测出的电压值就基本上是这个稳压管的稳压值。说“基本上”,是因为第一块表对稳压管的偏置电流相对正常使用时的偏置电流稍小些,所以测出的稳压值会稍偏大一点,但基本相差不大。这个方法只可估测稳压值小于指针表高压电池电压的稳压管。如果稳压管的稳压值太高,就只能用外加电源的方法来测量了(这样看来,我们在选用指针表时,选用高压电池电压为15V的要比9V的更适用些)。

6 、测三极管:通常我们要用R×1kΩ档,不管是NPN管还是PNP管,不管是小功率、中功率、大功率管,测其be结cb结都应呈现与二极管完全相同的单向导电性,反向电阻无穷大,其正向电阻大约在10K左右。为进一步估测管子特性的好坏,必要时还应变换电阻档位进行多次测量,方法是:置R×10Ω档测PN结正向导通电阻都在大约200Ω左右;置R×1Ω档测PN结正向导通电阻都在大约30Ω左右,(以上为47型表测得数据,其它型号表大概略有不同,可多试测几个好管总结一下,做到心中有数)如果读数偏大太多,可以断定管子的特性不好。还可将表置于R×10kΩ再测,耐压再低的管子(基本上三极管的耐压都在30V以上),其cb结反向电阻也应在∞,但其be结的反向电阻可能会有些,表针会稍有偏转(一般不会超过满量程的1/3,根据管子的耐压不同而不同)。同样,在用R×10kΩ档测ec间(对NPN管)或ce间(对PNP管)的电阻时,表针可能略有偏转,但这不表示管子是坏的。但在用R×1kΩ以下档测ce或ec间电阻时,表头指示应为无穷大,否则管子就是有问题。应该说明一点的是,以上测量是针对硅管而言的,对锗管不适用。不过现在锗管也很少见了。另外,所说的“反向”是针对PN结而言,对NPN管和PNP管方向实际上是不同的。
现在常见的三极管大部分是塑封的,如何准确判断三极管的三只引脚哪个是b、c、e?三极管的b极很容易测出来,但怎么断定哪个是c哪个是e?这里推荐三种方法:第一种方法:对于有测三极管hFE插孔的指针表,先测出b极后,将三极管随意插到插孔中去(当然b极是可以插准确的),测一下hFE值,然后再将管子倒过来再测一遍,测得hFE值比较大的一次,各管脚插入的位置是正确的。第二种方法:对无hFE测量插孔的表,或管子太大不方便插入插孔的,可以用这种方法:对NPN管,先测出b极(管子是NPN还是PNP以及其b脚都很容易测出,是吧?),将表置于R×1kΩ档,将红表笔接假设的e极(注意拿红表笔的手不要碰到表笔尖或管脚),黑表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,将管子拿起来,用你的舌尖舔一下b极,看表头指针应有一定的偏转,如果你各表笔接得正确,指针偏转会大些,如果接得不对,指针偏转会小些,差别是很明显的。由此就可判定管子的c、e极。对PNP管,要将黑表笔接假设的e极(手不要碰到笔尖或管脚),红表笔接假设的c极,同时用手指捏住表笔尖及这个管脚,然后用舌尖舔一下b极,如果各表笔接得正确,表头指针会偏转得比较大。当然测量时表笔要交换一下测两次,比较读数后才能最后判定。这个方法适用于所有外形的三极管,方便实用。根据表针的偏转幅度,还可以估计出管子的放大能力,当然这是凭经验的。第三种方法:先判定管子的NPN或PNP类型及其b极后,将表置于R×10kΩ档,对NPN管,黑表笔接e极,红表笔接c极时,表针可能会有一定偏转,对PNP管,黑表笔接c极,红表笔接e极时,表针可能会有一定的偏转,反过来都不会有偏转。由此也可以判定三极管的c、e极。不过对于高耐压的管子,这个方法就不适用了。

对于常见的进口型号的大功率塑封管,其c极基本都是在中间(我还没见过b在中间的)。中、小功率管有的b极可能在中间。比如常用的9014三极管及其系列的其它型号三极管、2SC1815、2N5401、2N5551等三极管,其b极有的在就中间。当然它们也有c极在中间的。所以在维修更换三极管时,尤其是这些小功率三极管,不可拿来就按原样直接安上,一定要先测一下。

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讨论:FPGA是一种新的PCB吗?

近年行业中最大的变化可能是低成本微处理器的运用。微处理器最初用于实现计算器,然后用于个人电脑。由于具有动态重新配置的特点,它们取代了许多硬连接数字系统电路,将真实的“嵌入人工智能”带入先前“笨拙”的器件中。??
微处理器成功的关键不在于器件本身,而在于它带给工程师们的、将重要的设计难题从硬连接环境转换为“软”领域的能力。板级硬件平台设计继续使用熟悉的“硬连接、现用器件”模式,但是平台中的产品特性或智能的开发可以加为“软件”。使用这种基于平台的方法,制造相同物理硬件的风险大大降低了,因为构建硬件后还可以修改其特性。??
微处理器最初作为一种高效的可升级工具,现在最终改写了电子器件的规则。它不再满足于价格便宜、性能可靠、工作效率高,现在的电子器件需要“智能”。??
随着过去十年内微处理器已经改变了电子设计的面貌,FPGA显然代表着行业内的下一件“大事”。??
由于FPGA容量大、性能高、成本相对低廉,因此先前固定的设计元素(如处理器及其外设器件和逻辑块)可以转移到一个软领域。它有如此大的吸引力是因为它有可能给硬件设计带来同等水平的自由度,即随着微处理器的广泛普及,将功能转移到软件给开发人员带来的自由度。??
FPGA可编程的特点对于开发是一个福音,它充许修改硬件设计,但却没有板卡反复制造所固有的时间和成本损失。而且在产品出厂或生产过程中可立即对下层系统硬件进行修改。开发过程中软件方面享受的高级待遇现在可以延伸到硬件中,这样,产品的可配置智能不仅属于软件,且存在于FPGA中实现的软连接电路。??

 

随着过去十年内微处理器已经改变了电子设计的面貌,FPGA显然代表着行业内的下一件“大事”。

问题在于,如果设计人员没有当前FPGA设计所需要的专业技能,怎样防止被关闭在电子设计模式转变的大门之外???
到日前为止,FPGA设计基本上由HDL专家拥有并操作。传统的FPGA设计技术从定义器件功能的角度发展起来。FPGA开发人员在寄存器传输级(RTL)使用Verilog和VHDL等硬件描述语言定义FPGA的逻辑功能。由于FPGA基板面在过去相对来说比较昂贵,所以焦点集中在从既定可编程器件中抽象n级优化。??
随着大容量可编程器件价格的降低,这些器件可能会被用作完整的系统平台,从而大大地改变了人们的上述看法。对器件RTL逻辑功能进行定义,需要在更高抽象层次上开发FPGA功能。焦点集中于系统级设计使得主流系统工程师乐于加入FPGA俱乐部,而他们未必是HDL或FPGA设计专家。??

回到未来

从器件角度来看,此阶段的目的是使FPGA作为系统开发平台得到大规模采用。但是当前依靠HDL方法限制了大量可以在此领域轻松工作的工程师。特别是从工具的角度来看,需要的是可以提供高层次抽象的FPGA设计方法,但可以为大多数正在从事系统设计的工程师所用。在四处寻找方法之际,值得重新审视当今行业的支柱——板级设计技术。板级嵌入式系统工程师按惯例创建有效地包含几百万基本门的设计。但是他们不需要处理寄存器级或门级设计的复杂性,系统复杂性包含在用于构建电路的器件中。设计人员仅使用这些大型现用器件,并在系统开发过程中将其当作“黑匣子”处理。??
虽然大型IP器件可用于FPGA,但IP块、器件主要为HDL源文件。FPGA设计人员必须在目标源代码中用具体例子说明IP,这通常要求掌握逻辑块的装配方式。一旦包含于电路说明中,整个系统(包括大型IP块)必须针对目标器件加以综合。??
当前FPGAIP的分配方法倾向于增加而不是减少FPGA设计流程的复杂性,距现用阶段还很遥远。??
显然,要使FPGA中系统级设计具有高效率且为主流工程师所用,必须对为FPGA实现而交付的IP加以精简,使之可以“实用化”。而且,使用此IP的设计环境必须具有设计人员在板级系统中所享有的相同灵活性和高度抽象性。??

成功的器件

Altium公司是电子产:品开发解决方案的主要供应商,它已通过最新发布的Altium?? Designer系统迎接这一挑战。Altium Designer寻求结合板级和FPGA级系统设计的数字系统一体化开发方案,使板级设计人员可以使用构建板卡实现系统的工具和技能创建FPGA系统。
Altium公司的方案是将构建软系统所需的功能打包于大型软器件中并为设计人员提供使用熟悉的原理图方案组装器件的环境。然后设计可以自动实现于目标FPGA器件。??
带有预综合模型的基于FPGA的器件以原理图符号形式供应,各个器件为系列目标FPGA进行综合。在设计过程中,选中目标器件的正确模型自动加以抽象,并随原理图定义的连接信息发送到FPGA综合引擎中,作为“黑匣厂”处理。??
结果是用于FPGA实现的系统可在Altium?? Designer中以创建板卡实现系统的相同方式创建——FPGA器件从库中取出、放到原理图上并连接在一起,形成系统硬件,Altium公司的经典板级设计系统Protel实际上是:Altium Designer的一种许可证选项,其输入环境已得到增强,包含FPGA开发功能。

测试时间

与输入系统同样重要的是在开发过程中测试并调试系统的能力。传统的FPGA设计流程严重依靠HDL级仿真解决潜在定时和功能问题。这是因为组成电路的功能块例示为源代码,整个系统必须为实现加以综合,即使在先前测试的代码块中,这也可能引起问题。系统越大越复杂,仿真流程越困难,花费的时间越多。事实上,在许多FPGA应用软件中,仿真花费的超时间可能与初级设计流程一样多。??
板级仿真在电路硬件验证的实际测试方面发挥着支持作用。因为用于构建电路的器件是在假定符合制造商的规格说明的条件下进行工作的,所以不需要验证器件本身的性能。??
使用“拿来即用的”预先综合器件将简化由FPGA输入流程所引起的如何测试实现于FPGA组织中的系统的问题。与构建于板卡上的电路不同,此处没有访问FPGA中的器件间信号的明显方法

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如何看真假IC

买芯片,要留神! 

一般购买芯片如果有上个三五十片的量,最好找代理公司或其分销商而不要去一般“统货”柜台拿货,一般什么都作的(所谓统货)柜台上的现货基本上是翻新货或旧货,而且他们看人报价,行家或熟人他们大多不敢太过分,但普通人他们还是能蒙就蒙、能骗则骗了,这确实已是比较普遍的现象(国人的道德崩溃是全面的),大家要多留神。就算在这样的柜台上拿货一定要讲清楚,有坏得给换,且记得“货比三家”。另外,成交价格应比正货价低很多才行,否则还是找正规代理。要知道不少加工好的旧芯片进货价只是新片市场价的10%-20%左右! 

旧片拆机有两法:1、热风法,此法是正规的做法,用于较干净、整齐的板特别是较有价值的SMD板。2、“油炸”法,这确实是真的,用调制的高沸点矿物油来“炸”,极旧或很乱的垃圾板通常用此法。 

在此要跟大家讲明白:旧片分离和重制过程中产生的废料若不妥善处理会严重污染环境(含大量难降解的有毒化合物和重金属),而“妥善处理”的费用又会高于全部回收所得,所以发达国家的某些公司宁愿花钱并出运费将电子垃圾“送”给中国和南亚的一些国家也不愿自行处理,这里面是有“说道”的。新旧芯片间的差价远远无法挽回环境污染的损失,这一点大家一定要心里有数! 

芯片销售的正规代理一般在写字楼办公,华强、赛格等电子市场中也有很多经销新货的,多数在大厅周围的独立房间中,也有少数柜台,大家购买芯片时应注意识别。 

区别原装正货和翻新货的主要方法是: 

1、看芯片表面是否有打磨过的痕迹。凡打磨过的芯片表面会有细纹甚至以前印字的微痕,有的为掩盖还在芯片表面涂有一层薄涂料,看起来有点发亮,无塑胶的质感。 

2、看印字。现在的芯片绝大多数采用激光打标或用专用芯片印刷机印字,字迹清晰,既不显眼,又不模糊且很难擦除。翻新的芯片要么字迹边沿受清洗剂腐蚀而有“锯齿”感,要么印字模糊、深浅不一、位置不正、容易擦除或过于显眼。另外,丝印工艺现在的IC大厂早已淘汰,但很多芯片翻新因成本原因仍用丝印工艺,这也是判断依据之一,丝印的字会略微高于芯片表面,用手摸可以感觉到细微的不平或有发涩的感觉。不过需留意的是,因近来小型激光打标机的售价大幅降低,翻新IC越来越多的采用激光打标,某些新片也会用此方法改变字标或干脆重打以“提高”芯片的档次,这需要格外留意,且区分方法比较困难,需练就“火眼金睛”。主要的方法是看整体的协调性,字迹与背景、引脚的新旧程度不符如字标过新、过清有问题的可能性也较大,但不少小厂特别是国内的某些小IC公司的芯片却生来如此,这为鉴定增添了不少麻烦,但对主流大厂芯片的判断此法还是很有意义的。另外,近来用激光打标机修改芯片标记的现象越来越多,特别是在内存及一些高端芯片方面,一旦发现激光印字的位置存在个别字母不齐、笔画粗细不均的,可以认定是Remark的。 

3、看引脚。凡光亮如“新”的镀锡引脚必为翻新货,正货IC的引脚绝大多数应是所谓“银粉脚”,色泽较暗但成色均匀,表面不应有氧化痕迹或“助焊剂”,另外DIP等插件的引脚不应有擦花的痕迹,即使有(再次包装才会有)擦痕也应是整齐、同方向的且金属暴露处光洁无氧化。 

4、看器件生产日期和封装厂标号。正货的标号包括芯片底面的标号应一致且生产时间与器件品相相符,而未Remark的翻新片标号混乱,生产时间不一。Remark的芯片虽然正面标号等一致,但有时数值不合常理(如标什么“吉利数”)或生产日期与器件品相不符,器件底面的标号若很混乱也说明器件是Remark的。 

5、测器件厚度和看器件边沿。不少原激光印字的打磨翻新片(功率器件居多)因要去除原标记,必须打磨较深,如此器件的整体厚度会明显小于正常尺寸,但不对比或用卡尺测量,一般经验不足的人还是很难分辨的,但有一变通识破法,即看器件正面边沿。因塑封器件注塑成型后须“脱模”,故器件边沿角呈圆形(R角),但尺寸不大,打磨加工时很容易将此圆角磨成直角,故器件正面边沿一旦是直角的,可以判断为打磨货。 

除此之外,再有一法就是看商家是否有大量的原外包装物,包括标识内外一致的纸盒、防静电塑胶袋等,实际辨别中应多法齐用,有一处存在问题则可认定器件的货质。 

另外,有些柜台在顾客坚持之下也可能拿来新货,但肯定是从那些真正做新片的商家中拿的,但也肯定会跟顾客说去库房拿的货,大家可别当真!

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PCB测试与检查

AOI策略
  在大批量和高复杂性的制造环境中,装配线上每个操作员工位的占地面积都代表着一个特殊的价值。对此,电子制造服务(EMS)提供商*希望检查技术可以防止"漏网之鱼"走出工厂,提高产品品质。因此,该公司将AOI作为一个工具,来帮助装配线生产出持续的高品质电路板。
  通过使用AOI作为减少缺陷的工具,在装配工艺过程的早期查找和消除错误,该公司预期得到几项利益:
* 早期发现缺陷将避免将坏板送到随后的装配阶段
* AOI将减少修理成本
* 将避免报废不可修理的电路板
表一、AOI 在装配线上检查什么
检查顶面回流焊接元件
检查波峰焊接前通孔元件
检查波峰焊接之后的通孔及SMT元件
检查压入配合之前的连接器引脚
检查压入配合之后的连接器引脚

  在装配线中使用AOI
  表一解释了AOI在该装配线上检查什么。对该制造商,AOI系统及其传送带是制成一体的,因此通过检查的板可连续地通过装配线。可是,如果发现失效的板,它被传送到第二条传送带,返回到操作员工位进行修理。在该制造商那里,AOI提供全面的缺陷覆盖,同时满足每块板2 - 2.5分钟的装配线速度。
  特别有帮助的是,该系统可以在施加全部装配压力之前发现高密度压力配合连接器的不对准的引脚。由于连接器容易不对准,在部分压入之后、完全压入之前,AOI检查这些1000个引脚单元,看其引脚尖是否到了通孔内。如果这时发现折弯的或不见的引脚,还可以进行修理。在最后压入之后的第二次检查确认装配的完整性。这里,AOI用作缺陷预防与检查工具。
  在该制造商的情况中,AOI系统补充ICT与功能测试。通过在电气测试之前扫描电路板,AOI从装配过程发现缺陷,提高电气处理或功能测试阶段的合格率(例如,焊接品质问题,不可测试的元件,元件位置错误),减少工厂的"漏网之鱼"。
  连接器压入是最后的装配步骤。如果连接器引针在压入期间弯曲,装配就全部损失。通过防止该类缺陷的发生,AOI系统降低报废成本。
  AOI与人工检查比较
  在 AOI 之前,由人工操作员来完成电路板的检查。该过程涉及许多操作员在装配线的工位上,使用显微镜和电路板覆盖图来找出丢失的元件、错误的贴放位置和焊接缺陷。检查板是通过四分区的程序,即,每个工位负责检查板的四分之一。虽然检查小板相对容易,但是随着板的尺寸增加到18"x20",成千个元件在上面,这项工作很快变成繁重的体力负担。因为检查最重要的因素是准确性与可靠性,所以甚至在最好的环境中,手工检查都有其局限性。
  对这个EMS提供商,人工检查的进一步挑战就是时间。每一个检查工位必须产生连续的板流,满足装配线的"节奏",以保持持续性。如果一个工位被耽误,它将影响整个装配线。并且对较大的板,检查时间增加到视觉品质评估简直无法保持生产线速度的地部。最后,需要雇佣更多的操作员来处理较大的板造成额外的人工成本和人力资源问题。
  AOI与X光检查比较
  该公司使用X光检查来完成诸如球栅阵列(BGA)检查的任务,作为ICT的补充。可是,考虑到自动检查方案,X光被排除了,因为它不能满足电路板尺寸、厚度、重量和周期时间的要求。需要的是一台可以在压入之前检查通孔中元件引脚的机器。
评估与选择一个AOI解决方案
  对系统的检查要求包括,以装配线速度100%的视觉缺陷覆盖、快速编程时间、低错误标记率、快速转换、可靠运行、以及准确的、可重复的和连续的结果。但是公司也有一些影响AOI评估与选择的特殊需求。
  回流焊后及之外
  寻找一个单一的AOI系统,来跨越回流焊接和波峰焊接、手工插件、和最终检查等阶段。回流焊后检查表包括检查丢失的、方向错误的和多余的元件;元件歪斜;竖立的元件;翘起的引脚;锡桥;少锡或多锡;锡球;表面缺陷;通孔元件引脚;和金手指污染。
  所选择的系统**包括如下特性:
  移动相机与移动板。评估过程特别集中在相机移动的AOI机器。公司认为,相机固定和板架移动的机器可能在检查期间将歪斜的元件"踢开"。为了减少这个危险,只对板静止和相机移动的AOI机器进行评估。这样的安排允许整个机器的占地面积较小。例如,为了处理24"宽的板,接纳板在固定相机下移动的机器要求48"的最小宽度加上处理和移动的机构所需的额外空间。比较之下,移动相机的机器不要求太大的宽度,这样允许缩小机器宽度,使整体占地面积更小。
  板的特性。决策过程中板的尺寸与高度是关键因素 - 订购大、重、高价品的电路板是常见的。板的尺寸(与托架)可达 24 x 24" ,重量 11 lb。元件高度可达2.5";包装尺寸为0603以上。AOI设备也需要在压入配合的前后,接纳高密度的1000个引脚输入/输出(I/O)的连接器。
  供应商伙伴关系。最后一个标准是找到一个考虑成为伙伴关系的供应商。公司希望很高的承约水平与支持,作为评估AOI供应商的关键因素。主要原因就是要进入产品的发展周期,和保证其要求得以满足。
  AOI解决方案
  这个AOI评估使得该EMS提供商选择到一个满足其所有标准和要求的系统。所选择的系统具有如下设计性能:
  结构性灯光为每个清晰的检查提供专用的照明,即,通过角度、方向和强度来调节灯光。结构灯光检查轮廓镜面表面,如新的焊点,揭示真正的焊接点轮廓。
  该制造商的系统使用多达400个单独控制的发光二极管(LED)安装在一个精密的阵列中,全部聚焦在视觉区。照明头的LED可为每一个相机的检查类型,编程提供光的最佳结构、角度、方向和强度。不象单个的氙闪光管或荧光灯,成百的LED提供可靠的焊接点检查所需要的照明灵活性,同时控制光源保证可重复的缺陷检查。照明使用多个视区以接纳不同尺寸的元件。
  相机。高速视频相机与内置电路板弯曲补偿,检查电路板的目标区域。一个相机定位于直接下看,而其它相机都有角度。随着优化的检查软件运算法则运用到看到的区域,相机检查元件或焊锡点表面。角度相机是检查许多缺陷所必须的、对那些遮挡垂直相机的焊接点检查区域是不可少的,如 J 型引脚焊点、锡桥和开路。还有,如果没有角度相机,一般不可能可靠地检查到抬起的QFP引脚。
  机械系统。精密的线性马达提供长期的机械可靠性与可重复性。图形子系统在X/Y轴上移动,而板保持静止。这消除了板与图形的振动和稳定时间。
  图形分析运算法则。使用经过证明的运算法则进行深入的分析,并不牺牲产量。一个窗口或"瞬态图"把特殊的检查标准应用到窗口内的区域,以结构照明突出缺陷,并简化所要求的分析。表二显示窗口分类(运算法则类型)和它们怎样用于检查。
  图形抓拍与分析体系结构允许在一次单一的高速掠过板面中得到每个视区10个图象。在这次掠过中得到每个元件的多个图象,消除了再次扫描的需要。一个高速、直接到内存的子系统将图象直接输入内存,允许计算机进行详细的图形分析,而对机器产量无影响。AOI将所有扫描图形保存在内存中,允许扫描期间的同步分析,加速整个机器的运转。
  扫描与图形分析是与元件密度或焊接点数无关的,这允许对不同板类型的一致的机器输出。AOI系统通过分立的智能外围控制器控制马达、光和相机,支持高速、一致的图形数据处理。外围控制器精确地同步系统运行,保证准确的定位和可重复性。
  软件。所选择的AOI系统使用基于 Windows NT 的软件来编制程序,优化和确认。确认检查程序的覆盖范围的性能曲线提供在发放到生产之前的缺陷覆盖与程序的稳定性。建立已知边界消除不必要的程序调整和导致错误标记的控制因素。每个包装类型的标准和用户化库模块缩短了包含特有元件在内的新检查程序的开发。
  最后,统计过程检测软件通过测量多块板的缺陷分布数量实现过程的稳定性,通过检测检查合格与失效的结果来显示过程的趋势。修理工位的软件向操作员显示电路板特定的失效数据,以及收集操作员的修理数据、行动和说明。
** Teradyne Optima 7300.

 

表二、AOI图形分析运算法则
窗口类型
运算法则类型
检查中的角色
存在/不存在
变量或平均
缺陷:如果元件有(或没有)
通过:如果灯的水平高过界限
相反逻辑
变量或平均
与存在/不存在窗口相反,
即:如果水

低于界限,通过
锡桥
连续性*
检查焊锡短路,
如果光标横穿窗口,失效
空洞
连续性*
检查焊锡间隙与偏斜
与锡桥窗口相反
查找
相关性
检查之前找到元件位置,
也为SPC贴装数据测量元件位置
* 垂直或水平

系统分类: PCB
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标签: PCB测试 检查
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DS3.2开发USB驱动时SubmitUrb一个输入URB蓝屏问题的解决

在使用DS3.2开发USB PDIUSBD12的驱动程序时,使用DS的
向导自动生成驱动后,添加发送数据相关代码后,测试发
送数据成功。继续增加读数据相关代码,使用最简单的同步
调用,结果出现蓝屏……反复查看代码,不管是使用buffere
d模式还是direct模式,设置成异步调用并设置完成例程,
结果还是蓝屏依旧...在经过无数次的修改代码、蓝屏之后,
人都快崩溃了...看别人的驱动以及DS自带的例子中都是这样
做的呀,看来问题不在这里。找到代码中的设备构造函数
Computer00USBDevice::Computer00USBDevice,发现原来是
DS向导生成的代码SB了...

本来应该是
    // Initialize each Pipe object
    m_Endpoint1In.Initialize(m_Lower, 0x81, 16);   
    m_Endpoint1Out.Initialize(m_Lower, 1, 16);   
    m_Endpoint2In.Initialize(m_Lower, 0x82, 64);   
    m_Endpoint2Out.Initialize(m_Lower, 2, 64);   

而向导自动生成的代码在0x81和0x82前面都漏掉了0x,
变成十进制的了,我倒塌...

结果就是两个输出端点可以正常工作,而一旦对输入端点
操作时,就导致系统蓝屏了...

将代码改正过来,再测试,系统不再蓝屏,而且也可以
正常从设备读取到数据了。

另外,如果应用程序提供的缓冲区比实际返回的数据
长度少时,就会读不到数据,并且以后再使用足够长度
的缓冲区去读时也还是读不到。需要将设备停用后重新启用
才能重新读到数据。所以应用程序应该提供足够大的缓冲区
(例如端点的最大数据包长度)去读数据。

系统分类: 模拟技术
用户分类: 无分类
标签: USB驱动
来源: 原创
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厚膜开关电源控制器DP308P
DP308P是三星公司生产的开关电源专用厚膜电路。

(1)特性

DP308P内部包含有电流模式PWM控制器和耐压高达650 V的电流检测型功率输出场

效应管。此外,该电路内部还具有欠压锁定、过热保护及自动复位端电路,并具有过流保护功

能。DP308P内部集成有振荡器,不需要外接振荡元件就可以工作,振荡频率为26~130 kHz。

(2)内部电路与引脚功能

DP308P的内部电路框图如图所示,各引脚功能见表。

(3)应用电路

DP308P的3脚既是供电端,也是启动电压与低压保护输人端。当3脚电压高于15V时,

DP308P开始启动工作,输出端1脚输出脉冲信号;当该脚电压低于10 V时,DP308P停止工

作,并被锁定,直到再次开机才能重新启动。在该脚内部接有一个32.5 V的稳压管,以确保不

至于因3脚电压过高而损坏内部的VMOS管。

DP308P的5脚是软启动/外部同步频率信号输入端,通常将行频信号引人该脚,使电源

振荡器振荡频率与行频同步,并被行频锁定,以免互相干扰,在显示器屏幕上产生斜条或波纹

干扰。若不需要电源振荡频率与行频同步,则可以将该脚与电源开关变压器反馈绕组相连。

当该脚悬空或没有外部时钟频率引人时,DP308P工作在低功率振荡状态,输出电压降为正常

值的1/3。5脚也是软启动输人端,通常与地之间接一个大电解电容作为软启动电容。

DP308P的典型应用电路如图所示。

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ARM学习笔记[2]
13.    ARM寄存器总结:
?    ARM有16个32位的寄存器(r0到r15)。
?    r15充当程序寄存器PC,r14(link register)存储子程序的返回地址,r13存储的是堆栈地址。
?    ARM有一个当前程序状态寄存器:CPSR。
?    一些寄存器(r13,r14)在异常发生时会产生新的instances,比如IRQ处理器模式,这时处理器使用r13_irq和r14_irq
?    ARM的子程序调用是很快的,因为子程序的返回地址不需要存放在堆栈中。

14.    存储器重新映射的原因:
?    使Flash存储器中的FIQ处理程序不必考虑因为重新映射所导致的存储器边界问题;
?    用来处理代码空间中段边界仲裁的SRAM和Boot Block向量的使用大大减少;
?    为超过单字转移指令范围的跳转提供空间来保存常量。

15.    存储异常向量表中程序跳转使用LDR指令,而不使用B指令的原因:
?    LDR指令可以全地址范围跳转,而B指令只能在前后32MB范围内跳转;
?    芯片具有Remap功能。当向量表位于内部RAM或外部存储器中,用B指令不能跳转到正确的位置。

16.    锁相环(PLL)注意要点:
?    PLL在芯片复位或进入掉电模式时被关闭并旁路,在掉电唤醒后不会自动恢复PLL的设定;
?    PLL只能通过软件使能;
?    PLL在激活后必须等待其锁定,然后才能连接;
?    PLL如果设置不当将会导致芯片的错误操作。

17.    ARM7与ARM9的区别:
?    ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯?诺伊曼结构;ARM9内核是五级流水线,提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。
?    ARM7没有MMU,ARM720T是MMU的;ARM9是有MMU的,ARM940T只有Memory protection unit.不是一个完整的MMU。
?    ARM7TDMI提供了非常好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。ARM9的时钟频率比ARM7更高,采用哈佛结构区分了数据总线和指令总线。

18.    VIC的基本操作如下:
答:设置IRQ/FIQ中断,若是IRQ中断则可以设置为向量中断并分配中断优先级,否则为非向量IRQ。然后可以设置中断允许,以及向量中断对应地址或非向量中断默认地址。当有中断后,若是IRQ中断,则可以读取向量地址寄存器,然后跳转到相应的代码。当要退出中断时,对向量地址寄存器写0,通知VIC中断结束。当发生中断时,处理器将会切换处理器模式,同时相关的寄存器也将会映射。

19.    使用外部中断注意
?    把某个引脚设置为外部中断功能后,该引脚为输入模式,由于没有内部上拉电阻,所以必须外接一个上拉电阻,确保引脚不被悬空;
?    除了引脚连接模块的设置,还需要设置VIC模块,才能产生外部中断,否则外部中断只能反映在EXTINT寄存器中;
?    要使器件进入掉电模式并通过外部中断唤醒,软件应该正确设置引脚的外部中断功能,再进入掉电模式。

20.    UART0的基本操作方法
?    设置I/O连接到UART0;
?    设置串口波特率(U0DLM、U0DLL);
?    设置串口工作模式(U0LCR、U0FCR);
?    发送或接收数据(U0THR、U0RBR);
?    检查串口状态字或等待串口中断(U0LSR)。

21.    I2C的基本操作方法
答:I2C主机基本操作方法:
?    设置I2C管脚连接;
?    设置I2C时钟速率(I2SCLH、I2SCLL);
?    设置为主机,并发送起始信号(I2CONSET的I2EN、STA位为1,AA位为0);
?    发送从机地址(I2DAT),控制I2CONSET发送;
?    判断总线状态(I2STAT),进行数据传输控制;
?    发送结束信号(I2CONSET)。
I2C从机基本操作方法:
?    设置I2C管脚连接;
?    设置自身的从机地址(I2ADR);
?    使能I2C(I2CONSET的I2EN、AA位为1);
?    判断SI位或等待I2C中断,等待主机操作;
?    判断总线状态I2STAT,进行数据传输控制。

22.    PWM基本操作方法:
?    连接PWM功能管脚输出,即设置PINSEL0、PINSEL1;
?    设置PWM定时器的时钟分频值(PWMPR),得到所要的定时器时钟;
?    设置比较匹配控制(PWMMCR),并设置相应比较值(PWMMRx);
?    设置PWM输出方式并允许PWM输出(PWMPCR)及锁存使能控制(PWMLER);
?    设置PWMTCR,启动定时器,使能PWM;
?    运行过程中要更改比较值时,更改之后要设置锁存使能。
使用双边沿PWM输出时,建议使用PWM2、PWM4、PWM6;使用单边PWM输出时,在PWM周期开始时为高电平,匹配后为低电平,使用PWMMR0作为PWM周期控制,PWMMRx作为占空比控制。
系统分类: ARM
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标签: ARM 学习笔记
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ARM学习笔记
学习ARM也有一定时间了,想想还是记点东西,要不以后就忘了.这是我的第一片,简简单单.但比较基础.
1.    ARM中一些常见英文缩写解释
MSB:最高有效位;
LSB:最低有效位;
AHB:先进的高性能总线;
VPB:连接片内外设功能的VLSI外设总线;
EMC:外部存储器控制器;
MAM:存储器加速模块;
VIC:向量中断控制器;
SPI:全双工串行接口;
CAN:控制器局域网,一种串行通讯协议;
PWM:脉宽调制器;
ETM:嵌入式跟踪宏;
CPSR:当前程序状态寄存器;
SPSR:程序保护状态寄存器;

2.    MAM 使用注意事项:
答:当改变 MAM 定时值时,必须先通过向 MAMCR 写入 0 来关闭 MAM,然后将新值写入 MAMTIM。最后,将需要的操作模式的对应值写入MAMCR,再次打开MAM。 
对于低于 20MHz 的系统时钟,MAMTIM 设定为 001。对于 20MHz 到 40MHz 之间的系统时钟,建议将Flash访问时间设定为2cclk,而在高于40MHz的系统时钟下,建议使用3cclk。

3.    VIC 使用注意事项
答:如果在片内RAM当中运行代码并且应用程序需要调用中断,那么必须将中断向量重新映射到Flash地址0x0。这样做是因为所有的异常向量都位于地址0x0及以上。通过将寄存器MEMMAP(位于系统控制模块当中)配置为用户RAM模式来实现这一点。用户代码被连接以便使中断向量表装载到0x4000 0000。

4.    ARM启动代码设计
答:ARM启动代码直接面对处理器内核和硬件控制器进行编程,一般使用汇编语言。启动代码一般包括:
?    中断向量表
?    初始化存储器系统
?    初始化堆栈初始化有特殊要求的端口、设备
?    初始化用户程序执行环境
?    改变处理器模式
?    呼叫主应用程序

5.    IRQ 和 FIQ 之间的区别
答:IRQ和FIQ是ARM处理器的两种编程模式。IRQ是指中断模式,FIR是指快速中断模式。对于 FIQ 你必须尽快处理你的事情并离开这个模式。IRQ 可以被 FIQ 所中断,但 IRQ 不能中断 FIQ。为了使 FIQ 更快,所以这种模式有更多的影子寄存器。FIQ 不能调用 SWI(软件中断)。FIQ 还必须禁用中断。如果一个 FIQ 例程必须重新启用中断,则它太慢了,并应该是 IRQ 而不是 FIQ。

6.    ARM处理器对异常中断的响应过程
答:ARM处理器对异常中断的响应过程如下所述:
?    保存处理器当前状态、中断屏蔽位以及各条件标志位;
?    设置当前程序状态寄存器CPSR中的相应位;
?    将寄存器lr_mode设置成返回地址;
?    将程序计数器值PC,设置成该异常中断的中断向量地址,跳转到相应异常中断处执行。

7.    ARM指令与Thumb指令的区别
答:在ARM体系结构中,ARM指令集中的指令是32位的指令,其执行效率很高。对于存储系统数据总线为16位的应用系统,ARM体系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是对ARM指令集的一个子集重新编码得到的,指令长度为16位。通常在处理器执行ARM程序时,称处理器处于ARM状态;当处理器执行Thumb程序时,称处理器处于Thumb状态。Thumb指令集并没有改变ARM体系地层的程序设计模型,只是在该模型上加上了一些限制条件。Thumb指令集中的数据处理指令的操作数仍然为32位,指令寻址地址也是32位的。

8.    什么是ATPCS?
答:为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用,必须为子程序之间的调用规定一定的规则。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则。这些规则包括寄存器使用规则,数据栈的使用规则,参数的传递规则等。

9.    ARM程序和Thumb程序混合使用的场合
答:通常,Thumb程序比ARM程序更加紧凑,而且对于内存为8位或16位的系统,使用Thumb程序效率更高。但是,在下面一些场合下,程序必须运行在ARM状态,这时就需要混合使用ARM和Thumb程序。
?    强调速度的场合,应该使用ARM程序;
?    有些功能只能由ARM程序完成。如:使用或者禁止异常中断;
?    当处理器进入异常中断处理程序时,程序状态切换到ARM状态,即在异常中断处理程序入口的一些指令是ARM指令,然后根据需要程序可以切换到Thumb状态,在异常中断程序返回前,程序再切换到ARM状态。
?    ARM处理器总是从ARM状态开始执行。因而,如果要在调试器中运行Thumb程序,必须为该Thumb程序添加一个ARM程序头,然后再切换到Thumb状态,执行Thumb程序。

10.    ARM处理器运行模式
答:ARM微处理器支持7种运行模式,分别为:
?    用户模式(usr):ARM处理器正常的程序执行状态;
?    快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道管理;
?    外部中断模式(irq):用于通用的中断处理;
?    管理模式(svc):操作系统使用的保护模式;
?    数据访问终止模式(abt):当数据或指令预取终止时进入该模式,用于虚拟存储及存储保护;
?    系统模式(sys):运行具有特权的操作系统任务;
?    未定义指令中止模式(und):当未定义指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理器的软件仿真。

11.    ARM体系结构所支持的异常类型
答:ARM体系结构所支持的异常和具体含义如下(圈里面的数字表示优先级):
?    复位①:当处理器的复位电平有效时,产生复位异常,程序跳转到复位异常处执行(异常向量:0x0000,0000);
?    未定义指令⑥:当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时,产生为定义异常。可使用该异常机制进行软件仿真(异常向量:0x0000,0004);
?    软件中断⑥:有执行SWI指令产生,可用于用户模式下程序调用特权操作指令。可使用该异常机制实现系统功能调用(异常向量:0x0000,0008);
?    指令预取中止⑤:若处理器的预取指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令访问,存储器会向处理器发出中止信号,当预取指令被执行时,才会产生指令预取中止异常(异常向量:0x0000,000C);
?    数据中止②:若处理器数据访问的指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令访问,产生数据中止异常(异常向量:0x0000,0010);
?    IRQ④(外部中断请求):当处理器的外部中断请求引脚有效,且CPSR中的I位为0时,产生IRQ异常。系统的外设可以该异常请求中断服务(异常向量:0x0000,0018);
?    FIQ③(快速中断请求):当处理器的快速中断请求引脚有效,且CPSR中的F位为0时,产生FIQ异常(异常向量:0x0000,001C)。
说明:其中异常向量0x0000,0014为保留的异常向量。

12.    ARM体系结构的存储器格式
答:ARM体系结构的存储器格式有如下两种:
?    大端格式:字数据的高字节存储在低地址中,字数据的低字节存放在高地址中;
?    小端格式:与大端存储格式相反,高地址存放数据的高字节,低地址存放数据的低字节。
系统分类: ARM
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标签: ARM 学习笔记
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